2019-2020年高中物理 第三章3.1《電磁振蕩》教案 粵教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第三章3.1《電磁振蕩》教案 粵教版選修3-4 本章在電場、磁場、電磁感應等章的基礎上，論述電磁振蕩和電磁波的理論和實踐知識，而本節(jié)既是本章的基礎內容，又是本章的一個重要組成部分，具有比較特殊的地位。分析LC電路中震蕩電流的產生過程是本節(jié)的重點和難點，電磁振蕩產生的物理過程比較抽象，所以重點放在電路中電場能和磁場能的相互轉化規(guī)律。此外，本節(jié)內容的掌握程度直接影響《電磁場和電磁波》一章的學習，因此本節(jié)的重點在于培養(yǎng)學生的觀察能力和分析能力，為以后的學習鋪平道路，真正體現“以學生發(fā)展為本”的教學理念，致力于改變以傳授為主的傳統(tǒng)教學模式。 在教學過程中，由于涉及到很多抽象的概念及規(guī)律，所以在教學手段上考慮采用：舉例、提問、演示、實驗、討論、類比等教學方法，并使用多媒體手段，使實驗中難以體現的內容和實質得以充分的展示，讓學生有足夠的時間去思考，去發(fā)現。具體流程如下： 引入新課 概括振蕩電流和振蕩電路的概念 分析：振蕩電流的產生過程 描繪：振蕩電流的變化規(guī)律 說明阻尼振蕩和無阻尼振蕩兩個概念 將LC振蕩與簡諧振動進行類比 練習鞏固 二、課前準備 [教學目標] 1．理解LC回路中產生振蕩電流的過程．了解電容器的充電、放電作用及電感阻礙電流變化的作用． 2．會分析振蕩電流變化過程中，電場能和磁場能的相互轉化的規(guī)律，并會分析振蕩電流在一個周期變化過程中，電容器上電荷的變化情況及電感線圈中電流的大小和方向的變化情況． 3．知道阻尼振蕩和無阻尼振蕩的區(qū)別，以及振幅減小的原因． 4．通過觀察演示實驗，概括出電磁振蕩等概念，培養(yǎng)學生的觀察能力、類比推理能力，以及理解和概括能力． [重點、難點分析] LC回路產生電磁振蕩, 分析重點應放在電場能和磁場能的轉化上；其次要明確轉化條件是電感線圈自感作用和電容器的充放電作用，可借助單擺振動類比，形容電磁振蕩中能量的轉化情況。 [教具] LC振蕩電路演示儀、課件 三、教學過程 課題的引入 在我們乘飛機旅行時，空中小姐請我們系上安全帶的同時，會特別強調：為了您和飛機的安全，請把手機、手提電腦關閉，這是為什么呢？ （提出問題，引起學生思考） 這是因為手機發(fā)射的電磁波會對飛機的雷達系統(tǒng)、導航系統(tǒng)形成干擾，使這些設備不能正常工作。實際上，無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地面的聯系都要利用電磁波．現代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，可以說“電”作為現代文明的標志，“電磁波”就是現代文明的神經中樞，或者叫現代化的代名詞． 那么，電磁波是什么？它是怎樣產生的？就要從電磁振蕩開始學習． 演示實驗 （觀察演示實驗：LC回路和電磁振蕩現象） 介紹儀器裝置，提醒學生注意觀察：電容C、電感L、電流表G、電池組。 （投影） 電路圖 （定義）由電感線圈和電容器組成的電路我們稱之為LC振蕩電路。 （演示實驗）接著把開關扳到電池組一邊，給電容器充電，稍后把它扳到a端，讓電容器放電 （學生觀察實驗后描述實驗現象） （定義）LC振蕩電路產生的電流稱為振蕩電流 （比較）在力學中我們已經學習了有關簡諧振動的知識，要使振動系統(tǒng)能產生振動，僅有系統(tǒng)本身還不夠，在開始前應先注入初始的能量。同樣，在LC振蕩電路中也需要注入初始的能量，現在我們采用的方法：如圖1，當電建S和b接通，電源給電容器充電，在電容器中存入電場能。 Flash課件演示剛才的實驗過程 （設問）振蕩電流是如何產生的？接下來，我們來分析這個問題。 運用多媒體輔助手段，分階段分析電磁振蕩過程 ①給電容C充電——如圖2所示，電容器中儲存一定的電場能(E電)． ②電容C放電，如圖3所示，電場能轉化為磁場能：C上帶電量、電場能(電壓)逐漸減小(降低)，電路中的電流、磁場能則逐漸增大，請同學們想一下這樣轉化的條件是什么？為什么是“逐漸”的？隨后指出這是由于電容器C的放電作用(兩極板上正、負電荷的吸引作用)和電感L中電流變化時產生的自感電動勢的“阻礙”作用所至．當C放電完了時，如圖4所示(電場能為零，Qc=0，Uc=0)，磁場能達到最大(與之對應的振蕩電流也達到最大(Im)． ③反向充電過程，如圖5所示，是磁場能轉化為電場能的過程，C放電完了時，由于L的自感作用，電路中移動的電荷不能立即停止運動，仍保持原方向流動，經C反向充電，同理則有i減小，E磁減小，而E電增大(Qc，Uc也隨之增大)．直到E磁(i)減為零，E電(Qc，Uc)增為最大，如圖6所示． ④電容C再次反向放電過程，——如圖7所示，同理可知E電(Qc，Uc)減小，直到為零，E磁(i)增大，直到最大(Im)如圖8所示．如此下去，回路中就產生了振蕩電流． 歸納總結指出： 像上述情況，電路中的電場能和磁場能(與之對應的電荷Q和電流i)做周期性交替變化的現象叫做電磁振蕩現象，微觀實質是導線中的電子在其平衡位置附近做簡諧振動． 電場能與電容器上的電荷有關，Q，E電場能， 磁場能與流過線圈的電流有關，I，E磁場能， 在理想的LC振蕩電路中，在任何時刻，電場能和磁場能的總和不變。 動畫演示：各物理量的周期性變化 動畫演示：電磁振蕩與單擺的對比 電源給電容器充電相當于把擺球從平衡位置拉到最高點，作為震動的初始條件。電場能相當于重力勢能，磁場能相當于動能，放電過程是把電場能轉化為磁場能，相當于擺球從最高點擺至最低點，重力勢能轉化為動能。 （關鍵：抓住放電、充電結束時刻的特點） LC回路中 簡諧振動 ①給電容器充電 ②電容C ③電感L(相當于慣性) ④電荷Q ⑤電流i ⑥電場能E電 ⑦磁場能E磁 ①外力把m拉離平衡位置做功 ②勁度系數k(或單擺的l) ③振動質量m(慣性) ④位移x ⑤速度v ⑥勢能Ep ⑦動能Ek 幾個有關概念 1、振蕩電路中，若沒有能量損耗，則振蕩電流的振幅(Im)將不變，如圖9所示，叫做無阻尼振蕩(或等幅振蕩)． 2、任何振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流i的振幅逐漸減小，如圖10所示，這叫做阻尼振蕩(或叫減幅振蕩)．請同學們想一下：電路損耗的能量哪里去了？ 3、如果用振蕩器周期性地給振蕩電路補充能量，就可以保持等幅振蕩，這類似于受迫振動．